JP2003120825A - スチームタービン用軸封装置 - Google Patents

スチームタービン用軸封装置

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JP2003120825A
JP2003120825A JP2001318784A JP2001318784A JP2003120825A JP 2003120825 A JP2003120825 A JP 2003120825A JP 2001318784 A JP2001318784 A JP 2001318784A JP 2001318784 A JP2001318784 A JP 2001318784A JP 2003120825 A JP2003120825 A JP 2003120825A
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崎 優 司 柿
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化に対応して高いシール性能を維持で
きるスチームタービン用軸封装置を提供する。 【解決手段】 機内側リテーナ10と大気側リテーナ2
0により単一のシール室50を形成し、ここに複数のセ
グメントリング1、2、3を装着する。各セグメントリ
ング1、2、3の内径を異なる内径とし、軸Jとの間の
隙間を異なるものとする。軸Jの膨張度により、セグメ
ントリング1、2、3の最も適正な隙間によりシールが
行われる。セグメントリング1、2、3の分割面に生じ
た隙間はセグメントリング1、2、3の端面間に形成さ
れるシール面によりシールされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、スチームタービ
ン用の軸封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】スチームタービン用の軸封装置として
は、従来ラビリンスシールかカーボンパッキンシールが
用いられている。ラビリンスシールは軸と接触しないよ
うにクリアランスを設けた固定シールであり、漏れ量が
多く、漏洩スチームを処理するための付帯設備が必要で
ある。カーボンパッキンシールは3片以上に分割したリ
ング片をリング状に組み合わせて、ガータースプリング
によりリング状に一体化したものである。従来は多数の
シール室を設け、該カーボンパッキンシールを各室毎に
設けてシールする構成になっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ラビリン
スシールの場合には、上記したように付帯設備が必要で
あり、またカーボンパッキンシールの場合には多数のシ
ール室を設ける必要があり、シールの構成が複雑化し、
コストも高くなる問題がある。また、カーボンはスチー
ムタービン用の軸よりも熱膨張率が小さく、両者に熱膨
張の相違があるため、カーボンパッキンと軸との間のク
リアランスの調整が難しく、通常は高温時に合わせてク
リアランスが設定されるため、低温時の漏洩が避けられ
ない問題がある。また多数のシール室を設けているた
め、カーボンパッキンをシール端面に押しつけるための
バネもシール室の数だけ必要であり、且つ該バネをバネ
力の大きな大型のバネとすることが難しく、そのため、
自重によりカーボンパッキンが下がり、軸と接触して偏
摩耗を生ずる等の問題があった。そのために漏れが多
く、ドレーン孔より回収されず軸に沿って漏出される大
気側への漏洩スチームは、ベアリングオイルに混入しベ
アリングの焼付を引き起こす問題があった。本発明は上
記従来技術の問題を解決することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスチームタービン用軸封装置は、スチーム
タービンの軸の周囲に形成されたシール室と、該シール
室内に設けられたセグメントシールと、を備え、該セグ
メントシールが、該軸に所定の隙間をあけて装着され、
互いに端面で密着する2以上のセグメントリングを備
え、該セグメントリングは前記軸とは異なる膨張係数を
有し、該セグメントリングの内径が異なる、ことを特徴
とする。上記構成において、セグメントシールは1つの
シール室に設けられるため、多数のシール室を形成する
必要がなく、装置の簡略化を図ることができる。またセ
グメントシールを押しつけるためのスプリングも力の大
きなものを使用できるため、セグメントリングの偏りを
防止できる等の効果がある。更に、セグメントリングの
内径を異なるものとすることにより、温度環境の変化に
応じて、最も適切なクリアランスを有するセグメントリ
ングを存在させることができ、漏れを少なくすることが
できる。なお、前記セグメントリングの中の少なくとも
1つの内径は、前記軸が最も収縮している時に軸外周と
所定の隙間を有する内径であり、前記セグメントリング
の中の少なくとも他の1つの内径は、前記軸が最も膨張
している時に軸外周と所定の隙間を有する内径であるよ
うに構成することにより、温度環境の上限から下限まで
に対応することが可能になる。また前記大気側に近いセ
グメントリングの内径を最も大きくし、大気側のセグメ
ントリングの分割面を開かないようにすることが望まし
い。また前記互いに端面で密着する2つのセグメントリ
ングの分割面が、互いに異なる位置にあるように構成す
ることにより、軸の膨張によりセグメントの分割面が開
いても、漏洩を効果的に防止することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図1において、タービン車室側Yか
ら大気側Xに延出する軸Jの周囲に一般的に上下分離型
のケーシングCと機内側リテーナ10及び大気側リテー
ナ20により囲まれた単一のシール室50が形成されて
いる。
【0006】機内側リテーナ10と大気側リテーナ20
の間には、セグメントリング1、1、2、2及び3、3
が軸Jに装着されている。図2に示すようにセグメント
リング1、2及び3は通常のクリアランス型セグメント
リングであり、2つ又は3つ以上のセグメント片をリン
グ状に組み合わせて、外周をガータスプリング4により
締結してリング形状を保つようになっている。セグメン
トリング1、2及び3は通常のセグメントリングと同様
にカーボン等により形成されている。
【0007】この実施形態では、セグメントリング1、
2、3は、それぞれ2つのセグメントリングを1組とし
て用いており、該組の各リングは図2に示す分割面30
の位置をずらしてあり、分割面30からの漏れを抑制す
る構造になっている。各セグメントリング1乃至セグメ
ントリング3はピン5により連結され、廻り止めが施さ
れている。最もタービン車室側Yのセグメントリング1
はピン12により機内側リテーナ10のコンプリング1
1により廻り止めされており、これによりセグメントリ
ング1、2、3全体が廻り止めされている。
【0008】セグメントリング1乃至セグメントリング
3はそれぞれ隣り合うセグメントリングと端面において
密着しており、シール面Sを形成している。大気側Xの
セグメントリング3は大気側リテーナ20の端面と密着
してシール面S20を形成している。機内側リテーナ1
0とコンプリング11の間にはサイドスプリング15が
設けられており、サイドスプリング15によりコンプリ
ング11を大気側X方向に押して、セグメントリング1
乃至セグメントリング3全体を押しつけている。この押
しつけ力はセグメントリング1乃至3が自重で落下しな
い様に十分な押しつけ力としてあり、セグメントリング
1乃至3の内周上部が軸Jに接触して偏摩耗することを
防止している。16は廻り止めピンである。
【0009】セグメントリング1、2、3の内周と軸J
の外周との間には所定の隙間が形成され、軸Jとセグメ
ントリング1、2、3とは非接触に構成されている。そ
して、セグメントリング1、2、3の内径はそれぞれ異
なる内径としてある。この実勢形態では、図3に示すよ
うに、セグメントリング1と軸Jの外周との隙間G1と
セグメントリング2と軸Jの外周との隙間G2及びセグ
メントリング3と軸Jの外周との隙間G3は、G3>G
2>G1となるように設定してある。
【0010】軸Jはタービンの運転状態により温度変動
が大きく、該温度に応じた熱膨張を起こしている。その
ため、上記G1乃至G3を、常用運転時の温度からター
ビン入り口スチーム温度までの軸Jの熱膨張度に応じた
値に設定しておけば、複数のセグメントリング1乃至3
の中のどれか1つが常に軸Jの熱膨張に対応して適切な
隙間を維持できる。
【0011】機内側リテーナ10側のセグメントリング
1の内周と軸Jとの隙間G1は最も小さく設定してあ
り、軸Jの膨張度が最も小さいときに、セグメントリン
グ1、1で最も効果的なシールが行われる。軸Jの膨張
が大きくなると、セグメントリング2、2の隙間G2が
最も適正な隙間となり、このセグメントリング2、2に
より効果的なシールが行われる。軸Jの膨張が大きくな
ると、軸Jの外周がセグメントリング1、1の内周と接
触して、図2の分割面30を押し広げることになり、こ
こから漏れが生ずるが、セグメントリング1とセグメン
トリング2の端面は接触してシール面Sを形成している
ので、このシール面でシールされる。
【0012】更に軸Jの膨張が大きくなると、セグメン
トリング3、3の隙間G3が最も適正な隙間となり、こ
のセグメントリング3、3により効果的なシールが行わ
れる。この軸Jの膨張により、軸Jの外周がセグメント
リング2、2の内周と接触し、分割面30が開いても、
同様にセグメントリング2とセグメントリング3の端面
が接触してシール面Sを形成しているので、このシール
面でシールされる。
【0013】以上のように、セグメントリング1乃至セ
グメントリング3の内径を異なるものとし、軸Jの外周
との隙間Gを変えてあるため、軸Jの熱膨張に応じて、
セグメントリング1乃至セグメントリング3の中のどれ
かが適切にシールを実行する。また、分割面30が開い
て1つのセグメントリング1、2、3から漏れが生じて
も、セグメントリング1乃至3の端面は互い密着してシ
ール面Sを形成しているため、このシール面Sにより効
果的に該漏れがシールされる。
【0014】なお、隙間G3が最も大きいセグメントリ
ング3は大気側Xに装着するのが望ましい。軸Jが膨張
していても隙間G3を維持するから分割面30が開いて
漏れが生ずることがない。また、内径の大きさに対応す
るマーク40をセグメントリング2、3の内周面などの
付しておくのが望ましい。組み立ての際に、内径の相違
がわかり、間違いが少なくなる利点がある。
【0015】なお、上記実施形態では、一対のセグメン
トリングを3組用いているが、このような構成に限定さ
れるものではない。セグメントリング数の増減は状況に
応じて変えればよい。また2個のセグメントリングで1
組せずに、各セグメントリング毎に内径を変えても良
い。
【0016】この実施形態では、大気側リテーナ20の
大気側Xに更にセグメントリング6、7を装着してあ
る。セグメントリング6、7はピン8により大気側リテ
ーナ20に係止され、サイドスプリング22によりセグ
メントリング押さえ21に押しつけられ、シール面S2
1を形成している。そして、セグメントリング6と7の
内径は異なるものとされており、セグメントリング6の
内径は小さく、運転中は常に軸Jの外周と接触するよう
に軸Jとの隙間を小さくしてある。一方セグメントリン
グ7の内径は大きく、軸Jが最大に膨張しても、所定の
隙間を確保するように構成されている。このセグメント
リング6とセグメントリング7により全ての運転温度範
囲で高いシール性を維持するようになっていて、軸に沿
った大気側へのスチーム漏洩による潤滑油の劣化がなく
なり、ベアリングの焼付を防止している。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明のスチームタ
ービン用軸封装置によれば、スチームタービンの温度状
況に応じて常に高いシール性能を維持できる効果があ
る。また、多数のシール室を設ける必要がなく、自重に
よる軸との接触による偏摩耗等の問題がない等の効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す概略断面図。
【図2】本発明の一実施形態のセグメントリングの説明
図。
【図3】本発明の一実施形態を示す部分拡大概略断面
図。
【符号の説明】
1:セグメントリング、2:セグメントリング、3:セ
グメントリング、4:ガータスプリング、5:ピン、
6:セグメントリング、7:セグメントリング、8:ピ
ン、9:ガータスプリング、10:機内側リテーナ、1
1:コンプリング、12:ピン、15:サイドスプリン
グ、16:廻り止めピン、20:大気側リテーナ、2
1:セグメントリング押さえ、22:サイドスプリン
グ、30:分割面、40:マーク、50:シール室。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スチームタービンの軸の周囲に形成され
    たシール室と、 該シール室内に設けられたセグメントシールと、を備
    え、 該セグメントシールが、該軸に所定の隙間をあけて装着
    され、互いに端面で密着する2以上のセグメントリング
    を備え、 該セグメントリングは前記軸より小さな膨張係数を有
    し、 該セグメントリングの内径が異なる、 ことを特徴とするスチームタービン用軸封装置。
  2. 【請求項2】 前記セグメントリングの中の少なくとも
    1つの内径は、前記軸が最も収縮している時に軸外周と
    所定の隙間を有する内径であり、 前記セグメントリングの中の少なくとも他の1つの内径
    は、前記軸が最も膨張している時に軸外周と所定の隙間
    を有する内径である、 請求項1に記載のスチームタービン用軸封装置。
  3. 【請求項3】 前記大気側に近いセグメントリングの内
    径が最も大きい、 請求項1に記載のスチームタービン用軸封装置。
  4. 【請求項4】 前記互いに端面で密着する2つのセグメ
    ントリングの分割面が、互いに異なる位置にある、 請求項1又は2又は3に記載のスチームタービン用軸封
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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